物理化学三元相图PPT学习教案

1、会计学1物理化学三元相图物理化学三元相图C A%B%C%1）过O作A角对边的平行线2）求平行线与A坐标的截距 得组元A的含量O3）同理求组元B、C的含量第1页/共84页908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%II 点：A%=60% B%=30% C%=10%第2页/共84页908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%IIII点：A%=20% B%=50% C%=30%第3页/共84页908070605040302010102030405

2、060708090102030405060708090 A%B%C%IIIIII 点：A%=20% B%=20% C%=60%第4页/共84页908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%IVIV 点：A%=40% B%=0% C%=60%第5页/共84页908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%第6页/共84页908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%第7页/

3、共84页ABC908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%：20%A- 50%B- 30%C：20%A- 20%B- 60%C：40%A- 0%B- 60%CIIIIIIV第8页/共84页 A%B%C%PQ含对角组元浓度相等第9页/共84页908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%第10页/共84页 A%B%C%a1a2c2c1a1a2FE常数22221111%BcCaBcBaBcBaBcCaCA第11页/共84页908070605040

4、302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%75%2531BC第12页/共84页投影到任何一边上，按二元杠杆定律计算WWRRfegfeffgBCA A%B%C% efge f g R三元合金三元合金R分解为分解为 与与 两个新相，两个新相，这两个新相和原合金这两个新相和原合金 R点的浓度必定点的浓度必定在同一条直线上。在同一条直线上。第13页/共84页BCA A%B%C% efd%100%adRdWWwR%100%eReWWwR%100%fRfWWwRR 在一定温度下，三元合金三相平衡时，合金的成分点为三个平衡相的成分点组成的三角形的质量重

5、心。（由相率可知，F=1，三个平衡相的成分是确定的。） 平衡相含量的计算：所计算相的成分点、合金成分点和二者连线的延长线与对边的交点组成一个杠杆。合金成分点为支点。计算方法同杠杆定律。第14页/共84页 组元B的含量很少 成分点靠近AC边 按比例放大AB、BC边ABC第15页/共84页AC%B%原点为基体组元A纵、横坐标为组元B和CB、C的浓度可以直接读出 A的浓度不能直接读出组元A占绝大多数时N第16页/共84页在三元系浓度三角形中，凡成分位于在三元系浓度三角形中，凡成分位于 上的合金，上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两组元含量相等。它们含有另两个顶角所代表的两组元含量相等。A 通过三角

6、形顶角的中垂线通过三角形顶角的中垂线 B 通过三角形顶角的任一直线通过三角形顶角的任一直线C 通过三角形顶角与对边成通过三角形顶角与对边成45度的直线度的直线01交大第17页/共84页SP在如图所示成分三角形中，在如图所示成分三角形中，1）确定组元）确定组元C为为80%，而而A和和B组元浓度比等于组元浓度比等于S成分的合金成分；成分的合金成分；2）确定）确定用用10公斤公斤P成分合金与成分合金与10公斤公斤S成分合金熔化混合后成分合金熔化混合后的合金成分，写出作图的步骤。的合金成分，写出作图的步骤。ABC第18页/共84页 ：由液相直接结晶出单相固溶体的转变（相变）组元晶体结构相同、原子尺寸、

7、电负性相似组元在液相、固相均可完全互溶第19页/共84页T （）ABL L 第20页/共84页BCA第21页/共84页BCA 由液相线演化而来由液相线演化而来 由固相线演化而来由固相线演化而来单相区：单相区：L、 双相区：双相区：L + 点：三个纯组元的熔点点：三个纯组元的熔点 面：液相面、固相面面：液相面、固相面 区：区：L, , L+L, , L+第22页/共84页（二维平面图）（三维立体图）第23页/共84页BCALL t1t2第24页/共84页第25页/共84页BCA第26页/共84页BCALL + 第27页/共84页LL + 随着等温温度的降低，随着等温温度的降低，液相线投影向液相区

8、移液相线投影向液相区移动，即液相区缩小；固动，即液相区缩小；固相区增大，两相区向液相区增大，两相区向液相区一方移动相区一方移动相区变化方向相区变化方向第28页/共84页液相面等温线液相面等温线固相面等温线固相面等温线mnMLmx=Manx第29页/共84页三元合金相图投影图示例 把三元立体相图中所有相区的交线都垂直投影到浓度三角形中把三元立体相图中所有相区的交线都垂直投影到浓度三角形中，就得到了三元相图的投影图。利用三元相图的投影图可分析，就得到了三元相图的投影图。利用三元相图的投影图可分析合金在加热和冷却过程中的转变。若把一系列不同温度的水平合金在加热和冷却过程中的转变。若把一系列不同温度的

9、水平截面中的相界线投影到浓度三角形中，并在每一条投影上标明截面中的相界线投影到浓度三角形中，并在每一条投影上标明相应的温度，这样的投影图就叫等温线投影图。相应的温度，这样的投影图就叫等温线投影图。 右图为三元匀晶相图的等温线右图为三元匀晶相图的等温线投影图，其中实线为液相面投投影图，其中实线为液相面投影，而虚线为固相面投影。影，而虚线为固相面投影。 第30页/共84页第31页/共84页经通过某一顶点的直线做垂直面获得经通过某一顶点的直线做垂直面获得BCAC第32页/共84页BCA经平行于某条边的直线做垂直面获得；经平行于某条边的直线做垂直面获得；结晶过程分析结晶过程分析成分轴的两端不一定是纯组

10、元；成分轴的两端不一定是纯组元；注意注意: : 液、固相线不一定相交；液、固相线不一定相交；液、固相线不是成分变化线液、固相线不是成分变化线, , 不能运用杠杆定律。不能运用杠杆定律。第33页/共84页01交大交大根据三元相图的垂直截面图，可以根据三元相图的垂直截面图，可以 A 分析相成分的变化规律 B 分析合金的凝固过程C 用杠杆法则计算各相的相对量第34页/共84页第35页/共84页 TAETS TAMENTS MF、NG M-E-N E M、NT（）PbSnLL L TA TS M E N F G 183第36页/共84页 固态不溶解的三元共晶相图 相图的空间模型第37页/共84页图图8

11、 81212所示为三组元在液态完全互溶、固态互不溶解的三元共所示为三组元在液态完全互溶、固态互不溶解的三元共晶空间模型。它是由晶空间模型。它是由 A AB B，B BC C，C-AC-A三个简单的二元系共晶相三个简单的二元系共晶相图所组成。图所组成。 A A、B B、C C三组元的初始结晶面为：三组元的初始结晶面为：aeae1 1EeEe3 3a a、bebe1 1eEeE2 2b b、cece2 2EeEe3 3c c。三条共晶转变线：三条共晶转变线：e e1 1E E，e e2 2E E和和e e3 3E E。当液相成分沿这三条曲线变化。当液相成分沿这三条曲线变化时，分别发生共晶转变：时，

12、分别发生共晶转变： e e1 1E L A+BE L A+B e e2 2E L B+CE L B+C e e3 3E L C +AE L C +AE E 点为三元共晶点：点为三元共晶点：L LE E A+B+CA+B+C三相平衡区和共晶转变的初始面单独示于图三相平衡区和共晶转变的初始面单独示于图8.138.13中。中。第38页/共84页CAABBC第39页/共84页ABC第40页/共84页CAB3 3条三相平衡共晶线交于条三相平衡共晶线交于E E点，点，E E点为四相平衡共晶点点为四相平衡共晶点，即由液相同时析出，即由液相同时析出A B CA B C相，过相，过E E点的水平三角形为点的水平

13、三角形为四相平衡共晶面四相平衡共晶面第41页/共84页CAB第42页/共84页CAB第43页/共84页CAB第44页/共84页CABe1e e3e2第45页/共84页ABCe1E1e2E2e3E3第46页/共84页ABC第47页/共84页CAB第48页/共84页L A+CL A+BL B+CABC第49页/共84页CAB第50页/共84页CAB第51页/共84页L A+CL A+BL B+CABC第52页/共84页ABC第53页/共84页3.3.投影图投影图 下图所示的投影图中，粗线下图所示的投影图中，粗线e e1 1E E，e e2 2E E和和e e3 3E E是是3 3条共条共晶转变线的

14、投影，它们的交点晶转变线的投影，它们的交点E E是三元共晶点的投影。粗线把投是三元共晶点的投影。粗线把投影图划分成影图划分成3 3个区域，这些区域是个区域，这些区域是3 3个液相面的投影，其中标有个液相面的投影，其中标有t tl l ，t t2 2字样的细线即液相面等温线。字样的细线即液相面等温线。第54页/共84页CAB第55页/共84页ABC第56页/共84页第57页/共84页第58页/共84页p单相区单相区 (1个液相区，固溶体相个液相区，固溶体相 、 、 的单相区的单相区)3个液相面以上个液相面以上的区域的区域1个个液相区液相区第59页/共84页p单相区单相区 (1个液相区，固溶体相个

15、液相区，固溶体相 、 、 的单相区的单相区) 相单相区为相单相区为afmkafmk与与AaAa之间的区域之间的区域第60页/共84页a a1 1aaaa0 0a a0 0a a1 1为为B B 、C C组元在组元在 相中的溶解度曲面相中的溶解度曲面b b1 1bbbb0 0b b0 0b b1 1为为A A 、C C组元在组元在 相中的溶解度曲面相中的溶解度曲面固态有限溶解三元共晶：三组六个单析溶解度曲面第61页/共84页液相面液相面aeae1 1EeEe3 3a a以下以下，共晶开始面，共晶开始面fefe1 1EmfEmf以上是以上是L+ L+ 相区相区第62页/共84页固固-固两相区固两相

16、区( + 、 + 、 + )第63页/共84页：三棱柱体的外侧面不是垂直平面，而是面：fe1Em和和ge1En为共晶为共晶反应开始面，反应开始面，mngf为共晶反为共晶反应完成面应完成面,围成三相区围成三相区第64页/共84页L+ + + L + 第65页/共84页双析溶解度曲面：双析溶解度曲面：mmnn,mmpp,nnpp第66页/共84页p液相面、液相面、 、 、 单相区的投影单相区的投影p两相区的投影两相区的投影p三相区的投影三相区的投影p四相区的投影四相区的投影第67页/共84页位于位于mnp内的合金凝固内的合金凝固到固态后，随着温度的到固态后，随着温度的降低会发生同析反应：降低会发生

17、同析反应：第68页/共84页第69页/共84页p区中的合金区中的合金A0e1Ee3A0面面(L)，fe1Emf二元共晶开始面二元共晶开始面(L )，mnp三元共晶面三元共晶面(L + )，温度低于，温度低于TE后发生同析反应：后发生同析反应：第70页/共84页p区中的合金区中的合金A0e1Ee3A0面面(L)，fe1Emf二元共晶开始面二元共晶开始面(L )，fgmn二二元共晶完成面。随着温度的降低，元共晶完成面。随着温度的降低， 和和 相的成分沿固溶度面相的成分沿固溶度面ff mm 和和gg n n变化变化()。第71页/共84页A0e1Ee3A0面面(L)，fe1Emf二元共晶开始面二元共

18、晶开始面(L )，fgmn二二元共晶完成面。随着温度的降低，元共晶完成面。随着温度的降低， 和和 相的成分沿固溶度面相的成分沿固溶度面ff mm 和和gg n n变化变化()，继续冷却时，发生同析反应，继续冷却时，发生同析反应(因为成因为成分位于同析台分位于同析台mnpm n p 范围内范围内)。第72页/共84页p区中的合金区中的合金A0e1Ee3A0面面(L)， 至至A0fmkA0固相面时固相面时 相凝相凝固完毕固完毕。随着温度的降低，。随着温度的降低， 相的成分沿固溶度面相的成分沿固溶度面ff mm 变化变化()；继续冷却时，发生同析反应；继续冷却时，发生同析反应(成分位于同析台成分位于同析台mnp-m n p 范围内范围内)。第73页/共84页p区中的合金区中的合金A0e1Ee3A0面面(L)， A0fmkA0固相面。随着温度